一、引言

在自动售药机，全自动保管箱，全自动档案存期系统，小型立体仓库等应用中都采用直角坐标机器人作为取出和存放的执行机构。其中小型立体仓库主要是存储小体积的物品，这些物品通常放置在朔料箱里或外形统一的纸箱里。机器人可以对每个箱进行自动取处，放置到出货口，也可以把出货口的箱子托取住和放置到货架对应的位置上。与立体仓库不同，全自动售药机主要安放在医院药房，要求体积小，存储密度大，占地少，工作噪声低，220VAC供电等。为了保证噪声低，还严禁使用气动原件。本文就以沈阳莱茵机器人为青岛三维设计制造的全自动售药机为例来简单介绍。

二、 自动售药机的主要组成部分

全自动售药机主要被装在门诊药房，能自动准确地取出所需要的药品，经机器视觉检测确认数量和品种后把这些药品放置到出药口的小盒里。不仅用来代替人取药，还大大缩短的取药时间。一台全自动售药机主要由放药直角坐标机器人，药架，出药直角坐标机器人，放药口和控制系统等组成。

图1：Berger Lahr自动售药机照片。 图2：自动售药机的自动出药部分

下面就对各个部分进行简单的介绍。

1、 放药机器人

图3中放药机器人是二维XZ机器人，它按最小运动距离原则，先把第一个上药料道运动到药架上要放置药品的位置，然后上药料道转动使药靠一侧，再把料道出口打开，最后要自动滚道药架上对应的位置里。以相同的方式把另外两个药道里的药放置到药架上。图3的机器人仅仅能实现放药工作，如果把手爪改成能自转180度，带吸盘和夹取板的手爪就可以完成放药和取药操作。当然手爪不同，药架结构也不一样。

图3: XZ直角坐标机器人，Z轴滑块带动3个上药料道，药架里每个格的宽度和高度可以不同

2、 药架

图3中药架的各个放药处是均匀的，其宽度和高度是固定的。实际的药架里每个格的宽度和高度可以不同。药架放置药的位置数量也是按医院大小来设计的。药架可以是倾斜15度角的，也可以类似书架水平的。药架要与机器人结构相对应。

3、 出药机器人

图2中出药机器人是二维XZ机器人，其结构与放药机器人几乎完全相同。放药机器人和取药机器人的区别是手爪机构的不同。工作时取药机器人把取药盒运动到药架要取药位置，然后放药机器人利用手爪推，就可以把药品推到取药盒里。

还有一种方案就是把图2中机器人的水平轴换成带斜角的滚道，使药能自动滚动到出要处。我们建议采用特殊的手爪结构，一台机器人能完成放药和取药。在这方面沈阳莱茵机器人有一些成功的经验，成功用于全自动保险箱的取放和小型立体库的全自动全放。

4、 出药口

简单的出药口就是把药放置到指定位置，由升降机构把药运送到取药人前面。还有的技术是把药放入小框里，然后自动运送到取药人面前。但后者技术复杂和成本高。

5、 控制系统

最高端控制系统是工控机，主要用来进行管理和统计工作。而运动控制系统是触摸屏和西门子PLC。药道倾斜转动，药道门开闭都采用BergerLahr智能步进电机系统。

6、 安全防护措施

安全防护措施是所有机器人系统最重要部分，我们采取机械限位，传感器信号和位置信息互锁，软限位，安全门锁等措施及它们的有机组合。

三、 工作过程

主要工作过程就是把药放入药架上对应格里面和按要求把对应格里面的要取出。下面分别加以简单介绍。

1、 放药过程

正常情况下放药机器人把上药料道运动到指定的停靠位置。人工把药放入药道内，在控制系统上输入每个药道里面的药存放位置及按下启动按键。然后上放药机器人根据每个药格X轴运动距离大小来进行放药。首先XZ两轴运动使上药料道与药架格对接。接着使药道产生15°左右的倾斜转动，保证要都滚动到药道一侧。位置对准后打开药道出口，使药靠自身重量滚动到药架上对应的格里。根据传感器信号确保药道里没有药了，就关闭药道出口，到此完成一次放药操作。以此完成另外两个药道的放药后，机器人自动回到原始停靠位置，对应指示灯亮，等待人工放药。

这种方式的放药机器人的功能不仅过于简单和浪费，还多占很大宝贵的空间。我们建议采用沈阳莱茵机器人所设计制造的带旋转，能自动吸取和夹紧的手爪系统。采用该手爪，利用一台二维直角坐标机器人就能实现自动放药和取药，相对还能节省大量空间。

2、 取药过程

取药过程根据取药机器人的结构形式不同，工作过程也不同。但主要就两种，下面分别加以介绍。

1） 吸盘夹取式取药方式

这类机器人可以完成放药和取药，其主要组成部分是二维直角坐标机器人和一个可以180°转动的吸夹手爪。吸夹手爪工作时靠视觉确定要抓取药盒的位置，然后吸盘伸入及顶到药盒，靠吸力把药盒吸住。吸住后就把药盒来回到夹紧手爪类，然后夹紧药盒。机器人快速运动到放药口，调整好方向后，然后夹紧手爪松开，吸盘把药盒顶进出药口内后吸盘松开，完成取药和放药过程。

2） 推接式取药方式

取药机器人快速运动到取药位置，利用顶伸手爪把药格里的药顶出来，掉到下面的出药滚到内。滚道把药运送到出药口。出药滚道可以是有定倾斜角度的自然滚道，也可以是可升降的倾斜滚道，还可以是带动力的滚道。

四、 结论

从十多年前德国Berger Lahr公司就成功设计制造出全自动售药机，并以OEM的形式来销售自动售药机。莱茵机器人作为Berger Lahr公司直角坐标机器人产品在国内的独家合作伙伴，借鉴了德国人的经验，先为青岛三维改进完善了现有的两台设备。然后与青岛三维密切合作设计制造的新型全自动售药机。我们采用百格直角坐标机器人，百格拉伺服电机，Neugart行星减速机，德国光电传感器和低压电器和西门子PLC。我们采取机械限位，光点传感器信号互锁，软件限位，多急停按钮和安全锁等多级安全措施，确保全自动售药机能长期，稳定，可靠，低噪声，高速地工作。莱茵机器人还为自动血液分析取样机，医院垃圾桶自动搬运倒桶设备提供多种规格和结构形式的直角坐标机器人。